Country Maid 獲得智慧製造以符合成長的需求

背景

如同他們過去二十年一樣，Country Maid 的工作人員仍以手工方式為美國各地的募款團體製作他們獨特的糕點，但這是該製程中唯一仍採取手動的部分。

Ken 與 Marlene Banwart 夫婦於 1991 年創立 Country Maid，開始在地下室為當地農民市集製作糕點。烘焙食品很快就成為當地的熱門商品，當時 Banwarts 意識到可以為他們的糕點開拓更多的銷路，因而開始冷凍糕餅原料並開發新產品，包括蘋果塔及奶油奶酪餡料等，並銷售給非營利組織和學校團體以進行募款活動。

糕點很受歡迎，因為有自製的風味與溫暖的感覺。人們讓冷凍的麵團隔夜發酵、放入烤箱中烘烤，然後享受它。毫不意外地，將材料轉化為美味糕點的過程相當複雜。

2012 年，Country Maid 決定投資自動化設施以因應消費者對 Butter Braid® 糕點的需求。公司目前由員工全資擁有，在其位於愛荷華州的設施內，乳粉、麵粉及糖等材料皆存放在多個儲存槽，然後轉移到工業攪拌機中與水混合，接著混合物進入旋轉的麵團饋送器並沿輸送管線傳送，再由類似擀麵棍的機器將麵團展開、分層，並填充奶油與餡料。在運送到冷凍櫃之前，由一名工作人員在 12 層的糕點上進行最後的潤色，讓頂層交織呈現，創造出 Butter Braid 糕點的招牌外觀。

挑戰

在升級之前，工作人員必須高度參與生產流程，包括手工批次作業、調整糕點大小，以及將每袋麵粉倒入攪拌機中。操作員也必須手動收集基本生產資料並製作報告，因此難免發生人為錯誤與不一致的情形，而且完全手動的製程也需要耗費大量時間與勞力。

Country Maid 想為這項製程進行自動化升級，獲得進階的資料收集功能，確保每個批次皆維持相同的高品質，同時也希望提高全設施的整體營運效率。

Country Maid 必須增加一條生產線以滿足需求，他們在設計攪拌室時有兩個選項，其中包括更換為較大的攪拌機，但這必須擴大設施空間以容納其尺寸，否則就必須安裝較小的新型攪拌機並設置全新的自動化生產線。

Country Maid 系統整合專家 Marc Banwart 表示：「我們發現，若要自動化一台較大的新攪拌機，我們可以減少攪拌機的尺寸而無需擴大設施。這個選擇較不昂貴，而且可以實現相同目標。我們知道這項變化將有助於我們滿足不斷成長的生產需求，並可獲得精確資料，以利做出更完善的營運決策。」

解決方案

連同新的第二條生產線，Country Maid 也希望將現有的生產線自動化。他們進行研究並決定採用 Rockwell Automation 的 PlantPAx® 製程自動化系統做為兩條生產線的核心系統。Country Maid 尋求第三方的指導及專業知識來安裝並實作這項解決方案，同時與 Interstates Control Systems, Inc. 合作，這家公司是 Rockwell Automation PartnerNetwork™ 計劃的解決方案合作夥伴。

PlantPAx 系統是內建擴充能力的全廠控制系統，可提供 Country Maid 所需要的生產分析洞見。這項系統包括視覺化、分析與報告入口網站，以及製程歷史記錄，如此可供操作員檢視生產趨勢，例如配料的平衡，以及調整配方的比例。

PlantPAx 系統中的 FactoryTalk® VantagePoint EMI 軟體實作用於追蹤與記錄資料以確認生產趨勢，這款軟體從整體生產線的可用來源收集資訊，使操作員可在各種以角色為基礎的儀表板上即時檢視資料。操作員使用這些資料做為探索與分析工具，依據溫度和麵團一致性等各種參數，對各個批次進行策略性的改善。

例如，Country Maid 面臨麵團擴展階段的一致性問題，而且無法了問題的成因。操作員使用 VantagePoint 軟體終於找出問題的根源：位於建築物外部的廠房麵粉倉庫可能會因為天氣變化而差生問題。操作員現在可根據控制箱內不斷變化的溫度情況來監控每個批次，這套系統還提供可能影響生產的參數檢視畫面。Interstates Control Systems, Inc. 首席控制系統開發人員 Raymond Berning 表示：「操作員可以檢視停機時間持續多久，以及在生產線上發生的時間與環節，如此精確的洞察能力提升了生產控制的成效。」

結果

Country Maid 希望獲得高品質的資料與更緊密的製程控制，並且能根據各批次的資料做出更佳決策，如今他們的成果不僅於此；設施的產量倍增，也已實現公司的主要目標。他們的生產線速度提高 14%，攪拌時間縮短 23%。在實作 PlantPAx 製程系統之後，Country Maid 獲得豐富的資訊，不再只是每批次加入多少水或糖而已。現在操作員知道何時應調整批次的參數，而且知道為何應進行調整，無需再依靠假設或猜測。

Banwart 表示：「自動化流程讓同一名操作員變得更有效率，我們可以快速判斷是否需要對某個批次進行調整，而且我們真的辦到了。」透過實作高度自動化攪拌機而非採用大型攪拌機並改建設施，Country Maid 在設備上節省了 12 萬美元，並避免了相當長的生產停機時間。他們也透過新的資料收集功能更有效地利用人力，每年可節省超過 45,000 美元的批次人力成本。

這項製程解決方案提供超越 Country Maid 預期的報告功能與生產效率。現在，生產流程中唯一無法處理的部分是每個糕點的手工編織元件，沒有機器能像工人的手一樣精確地複製這項作業。